UJI POROSITAS DAN KEKUATAN MEKANIK PADA KOMPOSIT
BETON SEMEN-POLIMER (RESIN) SEBAGAI BAHAN AQUAFIR
TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Sarjana S1
Oleh:
Nirwan Nugraha 10203076
Pembimbing : Dr. Ing. Suparno Satira
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Lembar Pengesahan
UJI POROSITAS DAN KEKUATAN MEKANIK PADA KOMPOSIT BETON
SEMEN POLIMER (RESIN) SEBAGAI BAHAN AQUAFIR
Oleh:
NIRWAN NUGRAHA NIM : 10203076
Telah diujikan pada sidang sarjana mahasiswa Strata-1 Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Pada tanggal 25 Juni 2009 di depan tim :
Pembimbing : Dr. Ing. Suparno Satira
Penguji I : Dr. Gunawan Handayani MSCE Penguji II : Dr. Ing. Mitra Djamal
Telah diperiksa dan disahkan oleh Pembimbing Tugas Akhir
Dr. Ing. Suparno Satira NIP : 130515678
ABSTRAK
Beton semen-polimer atau polymer cement concrete (PCC) merupakan hasil modifikasi pengembangan teknologi beton saat ini. Pada polimer sebagai komponen PCC, proses pengerasan semen baik anorganik, seperti partikel silika, maupun organik, yaitu reaksi dari polimer, menjadikan densitas beton lebih tinggi. Hal tersebut disebabkan oleh sifat polimer yang selain dapat merekatkan juga bisa mengisi pori-pori dari beton. Dari sifat tersebut beton semen polimer dapat digunakan sebagai bahan yang kedap air atau lapisan aquafir.
Material beton semen-polimer sebagai lapisan aquafir harus memiliki kekuatan tekan dan derajat impermeabilitas yang cukup besar. Impermeabilitas bahan bergantung pada porositas terhadap volume beton. Sedangkan, kekuatan dan prositas beton dipengaruhi oleh konsentrasi polimer juga semen sebagai bahan mortar pembentuk beton. Konsentrasi polimer sebagai material pengikat partikel semen, dapat diamati dengan melihat besar kekuatan dan proses waktu pengerasan beton. Sifat atau karakteristik kekuatan serta porositas beton akan diketahui setelah menganalisis hasil pengujian bahan dengan beberapa perubahan parameter material pembentuk beton.
Dari hasil pengujian, didapat profil dan karakteristik kekuatan juga porositas beton semen terhadap konsentrasi polimer resin sebagai bahan material tambahan dari beton. Dapat diketahui bahwa pada konsentrasi semen tertentu polimer resin dapat menambah kekuatan tekan dan mengurangi porositas komposit beton, akan tetapi semakin banyak konsentrasi resin dari beton, maka akan mengurangi densitas dan kekuatan beton. Proses waktu curing pada komposit beton diperlambat oleh penambahan polimer resin sebagai bahan aditif beton.
ABSTRACT
Polymer-cement concrete (PCC) be result of modification of expansion of the existing concrete technology. The polymer as PCC component, hardening process of cement paste either anorganic molecules, such as silica particle, or organic molecule, as polymer reaction, can make density of cement concrete more higher than before. That case, caused by polymer characteristic that can fill the pore space of concrete. With the result that, polymer-cement concrete can be used for impermeable materials as aquafir barrier.
Polymer-cement concrete material as aquafir covering must have high force presure and degree of impermeability that is big enough. Material impermeability bases on concrete porosity . While, strength of compression and concrete prosity influenced by concentration of polymer also cement as component of concrete former mortar. Concentration of polymer as particle binding material cemented, can be observed by seeing strength value and curing time process of concrete. Nature or strength characteristic and concrete porosity will be known after analysing result of examination of material with a few change of concrete former material parameter.
From result of examination and experiment, showed that the pofile and characteritic of both the force and porosity about resin polymer concentration as additif concrete material. Can be showed that at some concentration of adding resin can reinforced the concrete, however the adding resin with excessive resin concentration on concrete can make the concrete more brittle. Processed time curing at concrete composite slowed down by addition of resin polymer as component of concrete additive
Kata Pengantar
Segala puji bagi Allah , Tuhan semesta alam penulis panjatkan atas segala nikmat dan karunia-Nya. Dengan kehendak dan ketetapan-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat kulikuler untuk menyelesaikan program pendidikan sarjana (S1) pada Program Studi Fisika – Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam – Institut Teknologi Bandung.
Judul dari Tugas Akhir ini adalah Uji Porositas dan Kekuatan Mekanik Pada Komposit Beton Semen-Polimer Sebagai Bahan Akuafir, yang menguraikan proses pembentukan komposit beton semen-polimer kedalam tanah dan hasil pengujian kekuatan, porositas, dan waktu curing pada komposit beton ini. Tujuannya untuk mendapatkan pengetahuan secara ilmiah dari sifat alamiah pada bidang fisika. Sebuah bukti lain batapa Maha Besar-Nya Allah SWT didalam penciptaan-Nya.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Bapak Asep dan Ibu Yani sebagai orang tua yang telah membesarkan serta mendewasakan aku dengan penuh kasih sayang, kesabaran, perjuangan, rintangan dan segala cobaan dari Allah SWT sebagai. Dan tak lupa adik dan kakaku yang selalu membantu dan memberikan motivasi positif serta menyadarkanku ke jalan yang lurus.
2. Dr. Ing. Suparno Satira selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu memberikan wawasan, kesempatan berfikir serta pengarahan atas tersusunnya Tugas Akhir ini.
3. Bapak Dr. Gunawan Handayani selaku dosen penguji dan membantu dalam pengadaan teknis sehingga proses penelitian dapat berjalan dengan baik.
4. Semua guru-guru serta dosen yang telah mendidik dan membimbing-ku selama ini. 5. Rekan sepenelitian lab. Polimer, teman-teman baik angkatan ―03, alumni Se-SMA,
dan keluarga besar HIMAFI yang telah banyak sekali membantu, mendorong dan memberikan pengalaman, serta nuansa hidup didalam sebuah perjuangan menuju masa depan yang lebih baik. Dan rekan yang lainnya yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Juga seorang wanita tempat-ku berbagi.
6. Segenap keluarga besar Program Studi Fisika ITB yang telah membina, memberikan tempat dan pengalaman terbaik padaku.
Tugas akhir ini tentunya masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu penulis mengharapkan kritik serta saran yang membangun. Semoga tugas akhir ini memberikan khasanah Ilmu pengetahuan.
Bandung, Juni 2009
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR viii
BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Tujuan 2 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Metoda Penelitian 3 1.5 Sistematika Penulisan 4
BAB II STUDI LITERATUR BETON, SEMEN DAN POLIMER 5
2.1 Pengertian Beton 5
2.2 Semen 5
2.2.1 Sejarah dan Perkembangan Semen Sebagai Material Utama Beton 5
2.2.2 Senyawa-senyawa Pembentuk Semen 7
2.2.3 Panas Hidrasi dan Kekuatan 9
2.2.4 Jenis-jenis Semen 13
2.2.5 Air Pencampur Semen 15
2.3 Polimer dan Polimerisasi 16
2.3.1 Polimerisasi Adisi Radikal Bebas 16
2.3.2 Polimerisasi Adisi Ionik 17
2.3.3 Polimerisasi Kondensasi 19
2.3.4 Kopolimerisasi 20
2.3.5 Struktur Polimer 22
2.3.6 Termosetting 23
2.3.7 Cross linking 24
2.3.8 Berat Molekul 25
2.4 Polimer Polivinil Asetat 27
2.4.1 Cross-Linking Polivinil Asetat 27
2.4.2 PVAc dalam Modifikasi Campuran Semen Mortar 28
2.5 Polimer Polivinil Alkohol 29
2.5.1 Berat Molekul PVAL 30
2.5.2 Sambung silang Polimer Alkohol (Cross-Lingking PVA) 31
2.6 Polimer Sebagai Komponen Beton 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 34
3.1 Prinsip Dasar Percobaan 34
3.2 Pelaksanaan Pencampuran Beton 36
3.2.1 Material dan peralatan yang digunakan 36 3.2.2 Prosedur Pencampuran Material Penyusun Komposit Beton
semen-polimer 38
3.3 Rancangan Alat Lapisan Beton dalam Tanah 38
3.3.1 Cara Kerja Alat dan Pengukuran Pembentukan Lapisan Beton
dalam Tanah 39
3.4 Pengujian Kekuatan Tekan 40
3.5 Pengujian Porositas Beton 41
BAB IV DATA DAN ANALISIS 43
4.1 Pengujian Beton yang Terbentuk Dalam Tanah 44
4.1.1 Uji Kekuatan Tekan Beton 44
4.1.2 Uji Porositas Beton 47
4.2 Hasil Pengujian Beton Dalam Cetakan Silinder 49
4.2.1 Uji Kekuatan Tekan Beton 50
4.2.2 Pengukuran waktu curing terhadap kekuatan beton 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 56 5.1 KESIMPULAN 56 5.2 SARAN 57 REFERENSI 58 LAMPIRAN vii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Senyawa Utama Semen Portland 7
Tabel 2.2 Kandungan Oksida dalam Semen Portland 8
Tabel 2.3 Panas Hidrasi Senyawa murni 10
Tabel 2.4 Karakteristik Panas Hidrasi dan Kekuatan Senyawa semen 12
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Penguraian Pemicu Atau Pembentukan Radaikal Bebas 17
Gambar 2.2 Polimerisasi Kondensasi 19
Gambar 2.3 Struktur Kopolimer Blok 20
Gambar 2.4 Struktur Kopolimer Cangkok 21
Gambar 2.5 Struktur Kopolimer Sisir, Bintang 21
Gambar 2.6 Bentuk Polimer Rantai 22
Gambar 2.7 Bentuk Polimer Bercabang 23
Gambar 2.8 Bentuk polimer Jaring (Cross Link) 23
Gambar 2.9 Rumus Ikatan Kimia Polivinil Asetat 27
Gambar 2.10 Ccrosslinking PVAc 28
Gambar 2.11 Massa yang Hilang Trehadap Waktu 28
Gambar 2.12 Ikatan Kimia polivinil Alkohol 29
Gambar 2.13 Pembuatan Polivinil alcohol dengan Alkoholisis 30
Gambar 2.14 Untaian Polivinil Alkohol 31
Gambar 2.15 Contoh Ikatan Sambung Silang PVA dengan Perantara Borak 32
Gambar 3.1 Flow chart Percobaan 35
Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Pembentukan dan Pencetakan Beton-polimer 38 Gambar 3.3 Rancangan dan Cara Kerja Alat Penyuntik Beton 39 Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Sampel Kekuatan Terhadap Konsentrasi Resin 45 Gambar 4.2 Hasil Pengukuran dan Perhitungan Porositas Setiap Konsentrasi Semen 48 Gambar 4.3 Hasil Penguukuran Kekuatan Beton Cetakan Silinder 52 Gambar 4.4 Hasil Pengujian Tekanan Terhadap Waktu Curing 55
